المجموعات

Varactor Diode أو Varicap Diode

Varactor Diode أو Varicap Diode

تستخدم الثنائيات Varactor أو varicap بشكل أساسي في الترددات الراديوية أو دوائر الترددات اللاسلكية لتوفير سعة متغيرة يتم التحكم فيها بالجهد. يمكن استخدام هذه المكونات الإلكترونية بمجموعة متنوعة من الطرق حيث يحتاج مستوى السعة إلى التحكم فيه بواسطة جهد كهربائي.

لا يمكن استخدام الثنائيات المتغيرة فقط للتحكم التماثلي في الجهد ، كما هو الحال في حلقة مغلقة بالطور ، ولكن يمكن أيضًا استخدامها مع المعالجات الدقيقة حيث يمكن توليد الجهد رقميًا ثم تحويله إلى جهد تناظري للتحكم في الصمام الثنائي باستخدام محول رقمي إلى تناظري ، ADC.

في الواقع ، فإن تطبيقات الثنائيات المتغيرة لا حدود لها تقريبًا ويتم استخدامها في مجموعة من الدوائر المختلفة لمجموعة متنوعة من استخدامات الدوائر المختلفة ، لتصميم الدوائر الإلكترونية العامة وكذلك تصميم RF.

على الرغم من استخدام كلا الاسمين: varactor و varicap diode ، إلا أنهما نفس الشكل من الصمام الثنائي. الاسم varactor يعني مفاعل متغير ، أو مفاعلة ، و varicap يعني سعة متغيرة (غطاء متغير).

تطبيقات الصمام الثنائي المتغير

تستخدم الثنائيات Varactor على نطاق واسع في العديد من تصميمات RF. إنها توفر طريقة لتغيير السعة داخل الدائرة عن طريق تطبيق جهد تحكم. وهذا يمنحهم قدرة فريدة تقريبًا ونتيجة لذلك تُستخدم الثنائيات المتغيرة على نطاق واسع في صناعة الترددات اللاسلكية.

على الرغم من أن الثنائيات varactor أو الثنائيات varicap يمكن استخدامها في العديد من الدوائر المختلفة ، إلا أنها وجدت استخدامات في مجالين رئيسيين:

  • مذبذبات التحكم في الجهد ، VCOs: تُستخدم المذبذبات التي يتم التحكم فيها بالجهد في العديد من تصميمات الترددات اللاسلكية المختلفة. أحد المجالات الرئيسية للمذبذب داخل حلقات مقفلة على مراحل. يمكن استخدام هذه بدورها كمزيلات تشكيل FM أو ضمن أجهزة توليف التردد. يعتبر الصمام الثنائي المتغير مكونًا رئيسيًا داخل مذبذب التحكم في الجهد.
  • مرشحات RF: يتيح استخدام الثنائيات فاراكتور ضبط المرشحات. قد تكون هناك حاجة إلى مرشحات التتبع في الدوائر الأمامية للمستقبل حيث تمكن المرشحات من تتبع تردد الإشارة الواردة الواردة. مرة أخرى ، يمكن التحكم في هذا باستخدام جهد تحكم. عادة يمكن توفير هذا تحت تحكم المعالج الدقيق عبر محول رقمي إلى تناظري.
  • معدِّلات التردد والمرحلة: يمكن استخدام الثنائيات المتغيرة في معدِّلات التردد والطور. في مُعدِّلات التردد يمكن وضعها عبر عنصر الرنين داخل المولد والصوت المطبق على الصمام الثنائي. وبهذه الطريقة ستختلف سعتها تماشياً مع الصوت ، مما يتسبب في انتقال تردد الإشارة لأعلى ولأسفل تماشياً مع تغيرات السعة ، وبالتالي تماشياً مع الصوت.

    لتعديل الطور ، يمكن تمرير إشارة التردد الثابت عبر شبكة إزاحة الطور ، ويتم دمج الصمام الثنائي في هذه الشبكة. مرة أخرى ، يتم تطبيق الصوت على الصمام الثنائي وهذا يتسبب في تحول المرحلة تماشياً مع اختلافات الصوت.

من حيث الدوائر التي يتم فيها استخدام الثنائيات المتغيرة ، تشمل هذه ضمن مذبذبات الحلقات المغلقة الطورية وبالتالي العديد من أنواع مُركِّب التردد ، ضمن المرشحات حيث يلزم التحكم في تردد المرشح رقميًا. يمكن أيضًا استخدامها في بعض أنواع دوائر المضاعف التوافقي.

تشغيل مكثف متغير

إن مفتاح فهم كيفية عمل الصمام الثنائي المتغير أو المتغير هو النظر إلى ماهية المكثف وما الذي يمكن أن يغير السعة. كما يتضح من الرسم البياني أدناه ، يتكون المكثف من لوحين بينهما عازل عازل.

. تعتمد السعة وكمية الشحنة التي يمكن تخزينها على مساحة الألواح والمسافة بينهما. .

تعتمد سعة المكثف على مساحة اللوحين - فكلما زادت المساحة زادت السعة وكذلك المسافة بينهما - كلما زادت المسافة كلما قل مستوى السعة.

لا يحتوي الصمام الثنائي المنحاز العكسي على تيار يتدفق بين منطقة النوع P ومنطقة النوع N. يمكن للمنطقة N-type و P-type توصيل الكهرباء ، ويمكن اعتبارهما لوحتين ، والمنطقة بينهما - منطقة النضوب هي العزل الكهربائي. هذا هو بالضبط نفس المكثف أعلاه.

كما هو الحال مع أي صمام ثنائي ، إذا تم تغيير التحيز العكسي ، يتغير حجم منطقة النضوب. إذا زاد الجهد العكسي على varactor أو الصمام الثنائي varicap ، تزداد منطقة استنفاد الصمام الثنائي ، وإذا انخفض الجهد العكسي على الصمام الثنائي varactor ، فإن منطقة الاستنفاد تضيق. لذلك عن طريق تغيير التحيز العكسي على الصمام الثنائي ، من الممكن تغيير السعة.

يحتوي الصمام الثنائي المتغير على منحنى سعة غير خطي - تتناسب سعة الصمام الثنائي المتغير عكسيًا مع الجذر التربيعي للجهد عبره. هذا يعني أن التغييرات الأولية في الجهد العكسي تعطي تغيرًا أكبر بكثير في السعة من تلك عند الفولتية الأعلى.

Varactor أو رمز دارة varicap

يظهر الصمام الثنائي varactor أو الصمام الثنائي varicap في مخططات أو مخططات الدوائر باستخدام رمز يجمع بين رموز الصمام الثنائي والمكثف. بهذه الطريقة ، من الواضح أنه يتم استخدامه كمكثف متغير بدلاً من مقوم.

عند تشغيله في أي تصميم للدائرة الإلكترونية ، من الضروري التأكد من أن الصمام الثنائي المتغير متحيزًا عكسيًا. هذا يعني أن الكاثود سيكون موجبًا فيما يتعلق بالأنود ، أي أن الكاثود الخاص بالمتغير سيكون أكثر إيجابية من الأنود. بهذه الطريقة سيعمل المتغير كمكثف وليس ديودًا في الدائرة.

دارة مكافئة للديود المتغير

مثل أي مكون آخر ، فإن الصمام الثنائي المتغير ليس مكثفًا مثاليًا ، ولكنه يتضمن عناصر شاردة مختلفة له. هذا صحيح بالنسبة للديود المتغير ونتيجة لذلك من المفيد أن تكون قادرًا على نمذجة الصمام الثنائي كدائرة مكافئة. يجب فهم المكثف والعناصر الشاردة واستيعابها في تصميم الدائرة الإلكترونية.

يمكن ملاحظة أن هناك العديد من العناصر في الدائرة المكافئة للديود المتغير - تمثل عناصر الدائرة المختلفة العناصر الرئيسية التي تظهر عند استخدام الصمام الثنائي.

العناصر المختلفة هي كما يلي:

  • جي (الخامس): يمثل هذا العنصر من الصمام الثنائي المتغير سعة الوصلة المتغيرة الفعلية ، والتي تعد العنصر الرئيسي المطلوب للديود.
  • صس (الخامس): هذه هي المقاومة التسلسلية داخل الصمام الثنائي وتتنوع وفقًا للجهد المطبق.
  • جص: يمثل عنصر الدائرة هذا السعة الطفيلية ، والتي تنشأ بشكل أساسي من السعة حول تقاطع الصمام الثنائي الأساسي نفسه. يساهم توصيل الأسلاك داخل العبوة في ذلك.
  • إلص: تنشأ هذه السعة التسلسلية بشكل أساسي من أسلاك الربط داخل حزمة الصمام الثنائي المتغير. على الرغم من صغر حجمها ، إلا أنها ستظل ملحوظة في دوائر التردد اللاسلكي عالية التردد.

المقاومة المتسلسلة من الخيوط في الصمام الثنائي لا تذكر ، خاصة وأن الصمام الثنائي يعمل في انحياز عكسي ، ومستويات السعة صغيرة نسبيًا وبالتالي فإن مقاومة السلسلة لها تأثير ضئيل.

أنواع الصمام الثنائي المتغير

عند التحقق من ثنائيات varactor عالية الأداء لتطبيقات RF محددة ، غالبًا ما يتم رؤية المصطلحات ، الثنائيات المتغيرة المفاجئة والمفرطة للغاية.

تتعلق هذه المصطلحات بالوصلة وبالتالي أداء الصمام الثنائي varactor - الثنائيات المفرطة الفائقة ، كما يوحي الاسم ، مع وجود تغيير حاد للغاية في المنشطات ينتج عنه تقاطع مفاجئ للغاية - في الواقع إنه تقاطع مفرط!


مواصفات Varactor

على الرغم من أن الصمام الثنائي varactor يتكون من تقاطع PN وله نفس الخصائص الأساسية ، إلا أن هناك بعض المواصفات والمعلمات المميزة المحددة اللازمة لتحديد أدائه كسعة متغيرة.

تتضمن هذه المواصفات قيمة السعة وسلوك تغيير السعة والجهد.

تعتبر خاصية الانهيار العكسي أيضًا ذات أهمية كبيرة لأنه غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى جهد عكسي مرتفع لتقليل سعة الصمام الثنائي إلى القيم السفلية.

معلمة أخرى مهمة للغاية هي عامل الجودة أو Q للديود حيث يمكن أن يكون لذلك تأثير كبير على أداء الدائرة الكلية. يمكن أن تقلل المستويات المنخفضة من Q انتقائية المرشح ، أو تؤثر سلبًا على ضوضاء الطور لمذبذب باستخدام varactor.

تعد الثنائيات Varactor مكونات مفيدة للغاية يمكن استخدامها بعدة طرق ، خاصة داخل دوائر التردد اللاسلكي. إن القدرة على التحكم في السعة داخل الدائرة عن طريق تغيير الجهد لها استخدامات كثيرة جدًا وقد مكنت عناصر مثل حلقات الطور المقفلة ومُركِّبات التردد غير المباشر وأنواع مختلفة من مُعدِّل التردد والطور والعديد من الدوائر الأخرى التي سيتم إنشاؤها.


شاهد الفيديو: Varactor Diode Explained Working, Specifications and Applications of Varactor Diode (قد 2021).